Северное сияние – одно из самых эффектных представлений, которое разыгрывает перед человеком космическое пространство. Это не только потрясающее зрелище, но и удивительное природное явление с научной основой и богатой культурной историей. Появление полярного сияния связано с возмущением магнитного поля Земли и верхних слоев атмосферы при попадании частиц солнечного ветра. Цвета сияния зависят от: высоты, на которой происходит столкновение частиц; типа молекул, с которыми взаимодействуют частицы. Иногда можно увидеть сияние, переходящее из одного цвета в другой. Это значит, что процесс происходит одновременно на разных высотах. При обычных условиях Северное сияние имеет длину около 3 тысяч километров. Это зависит от магнитного поля нашей планеты. Во время геомагнитных бурь эта цифра может сильно увеличиваться. Северное сияние провоцирует выделение большого количества энергии – так, в 2007 году было зафиксировано выделение энергии, сопоставимое с землетрясением магнитудой 5,5. Самое зрелищное Северное сияние наблюдалось на Земле из-за геомагнитной бури, которая продолжалась с 28 августа по 2 сентября 1859 года. Северное сияние вовсе не особенность нашей планеты. Оно есть и на других планетах, и располагается также вблизи их магнитных полюсов. Астрономы сфотографировали сияние на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне.
Ученые предполагают, что одно из самых ранних изображений северного сияния встречается в древней живописи кроманьонцев, датируемой примерно 30 000 годом до рождества Христова. Первое документально зафиксированное упоминание о Северном сиянии (помимо наскальных рисунков) датируется 567 годом до нашей эры. Свои наблюдения записал один из придворных ученых Навуходоносора II, увидевший в темном небе поразившее его явление. Эскимосы, из века в век наблюдающие полярное сияние, верят, что так блестят облака, на которые падает свет из окон небесного дворца. Дворец этот невидим, в нем живут души умерших охотников, над крышей его горит полярная звезда. Но когда ушедшим хочется взглянуть на родные края, они открывают окна, и на земле видят волшебное сияние в небе. Поморы, ненцы, лопари (саамы) видели в его всполохах отблески мифических существ, души предков и даже «карты» для мореходов. Викинги верили, что Северное сияние — это мост между землёй и небесами, по которому боги спускаются вниз, к людям. Еще одна легенда гласит, что Александр Невский и его войско перед сражением на Чудском озере увидели необыкновенно яркое Северное сияние. Они расценили это как добрый знак и победили, пребывая в уверенности, что им на помощь спешат воины с небес.
Поморы научились «читать» сияния и извлекать от наблюдения за ними реальную практическую пользу для навигации. Сегодня этот эффект научно подтвержден и получил наименование «береговой эффект полярных сияний», суть его в том, что:
- Сияния ярче всего светятся над границей моря и суши.
- Свечение ярче над морем, чем над сушей.
- Над устьями рек в светящихся лентах появляются тёмные пролёты.
Таким образом, в небе можно буквально увидеть отражение очертаний береговой линии. Не потому ли поморы испокон веков слыли искусными мореходами, которые всегда могут найти искомую землю - они просто умели «читать» знаки небес и видеть реальные очертания суши в светящихся лентах. Кстати, есть версия, что карты, которые отражают точную береговую линию Антарктиды за несколько столетий до ее «официального» открытия были составлены мореходами по тому же принципу — как отражение полярных сияний над сушей.
Известнейший русский ученый Михаил Ломоносов вырос в поморской деревне, где полярные сияния были частью повседневности. И интерес к этому удивительному явлению не оставлял его на протяжении всей его жизни. Впрочем, для него как ученого «сияния» были не мистикой, а загадкой природы, которую хотелось постичь и разгадать. В 1753 году Ломоносов опубликовал «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», где впервые связал сияние с электричеством:
«Весьма вероятно, что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе электрической силы…; электрическая сила, рождающая северное сияние, около верхней части средней атмосферы возбуждается».
Он провел эксперименты с разреженными газами, имитируя верхние слои атмосферы. Для этого в стеклянном шаре с электродами он создавал разрежение, имитируя и при включении электрического поля газ начинал светиться, напоминая полярные сияния.
В истории было много знаменитых людей, которые пытались объяснить это явление. Среди них был Аристотель, Сенека, Декарт, Тихо Браге или Бенджамин Франклин, который выдвинул теорию о том, что «тайна северного сияния» объяснялась концентрацией электрических зарядов в полярных регионах, усиленная снегом и влагой. Итальянский астроном и философ Галилео Галилей был первым человеком, описавшим явление северного сияния в 1619 году.
Помимо захватывающего визуального проявления, сияние также производит слабые звуки, такие как хлопки, потрескивания и статические звуки. Этот звук похож на шум от линии электропередач или треск сухих ветвей в костре. Однако он появляется не всегда — только в 5% сильных полярных сияний. Слышат его обычно на вершинах гор либо в окружении зданий. Механизм, стоящий за шумом, увы, пока мало изучен. Например, астрономы из Канады считают, что из-за движения северного сияния меняется магнитное поле земли, что вызывает изменения в электризации атмосферы на больших расстояниях — поэтому ближе к поверхности планеты возникает потрескивающий звук статического электричества.
Полярное сияние — это мост между эпохами. Для древних народов оно было границей миров, для Ломоносова — вызовом науке, для нас — напоминанием, что даже в эпоху спутников природа оставляет место для тайны. Каждый, кому довелось увидеть Северное сияние своими глазами, навсегда запоминает это невероятное зрелище — будто высоко в ночном небе колышется полог из разноцветной воздушной ткани, или какие-то инопланетяне устраивают для землян грандиозное лазерное шоу.